Detail předmětu

Chemické inženýrství II

FCH-BCA_CHI2Ak. rok: 2017/2018

Mechanismy sdílení tepla, bilance entalpie, výměníky tepla, odpařování. Základy difúzních procesů, extrakce, destilace a rektifikace, absorpce a adsorpce, sušení, krystalizace, chemické reaktory.

Výsledky učení předmětu

Studenti získají základní znalosti Jednotkových operací oblastí Tepelných procesů a Difuzních procesů transportu hmoty Chemického inženýrství, které se používají při návrzích a při posuzování jednotlivých procesních uzlů v praxi chemických i jiných výrob v laboratorním měřítku i v průmyslové praxi.

Prerekvizity

Matematika - základy vektorového, diferenciálního a integrálního počtu; Fyzika - základy mechaniky, hydrodynamiky, termodynamiky a difuzních procesů; Přístrojová technika - základy snímání, přenosu a zpracování dat fyzikálních veličin; Chemické inženýrství I.

Korekvizity

Praktikum z Chemického inženýrství II

Doporučená nebo povinná literatura

Dojčiansky J., Longauer J.: Chemické inžinierstvo II, Malé centrum Bratislava, 2000 (CS)
Míka, V.: Základy chemického inženýrství, SNTL Praha, 1977 (CS)
Novák, V., Rieger, F., Vavro, K.: Hydraulické pochody v chemickém a potravinářském průmyslu, SNTL Praha, 1989 (CS)
Robert H. Perry : Perry's Chemical Engineers' Platinum Edition, McGraw-Hill Professional, 1999 (CS)
Leon P. Berton: Chemical Engineering Research Trends , NOVA Publishers, 2007 (CS)
Kohei Ogawa: Chemical Engineering, A New Perspective, Elsevier, 2007 (CS)
Gavin Towler: Chemical Engineering Design, Principles, Practice and Economics of Plant and Process Design, Elsevier 2012, ISBN: 978-0-08-096659-5 (CS)
Frank Kreith, Mark S. Bohn: Principles of heat transfer, Brooks/Cole,Thompson Learning, VI. edition, 2006, ISBN 0-534-37596-0 (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Výuka předmětu je realizována formou: Přednáška - 2 vyučovací hodiny týdně, Cvičení - 2 vyučovací hodiny týdně. Ostatní aktivity - 2 vyučovací hodiny týdně je Praktikum z Chemického inženýrství. Vyučujícím a studentům je k dispozici e-learningový systém LMS Moodle.

Způsob a kritéria hodnocení

Pro udělení zápočtu je nutná aktivní
účast ve cvičení a vyřešení zadaných příkladů.
Zkouška sestává z písemné a ústní části, kde
má posluchač prokázat základní teoretické, početní
a praktické znalosti daného oboru.
U písemné části zkoušky lze používat literaturu určenou zkoušejícím.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1) Odparky; hmotnostní a entalpický výpočet odparek; ebulioskopické zvýšení teplot bodu varu; prostup tepla v odparkách; zvyšování tepelného odporu "vodním kamenem"; kaskádové uspořádání odparek a výpočet vícečlenných odparek; typy vsádkových a kontinuálních odparek; filmové odparky; vyvíječe páry; výhody a nevýhody zařazení odparek do procesů.
2) Fázové rovnováhy; fázové diagramy T-P; fázové diagramy vodní páry T- S, i - S, P - S; znázornění základních procesních pochodů - děje isotermické, adiabatické, isochorické, isoentalpické, isobarické; Carnotův cyklus; cykly levo a pravotočivé; tepelné cykly chladniček a tepelného čerpadla.
3) Směsi plynů s vodní parou; rovnovážná reakce plynů; parní reforming; výroba vodíku.
4) Destilace; rovnováha kapalina - pár; Raultův a Daltonův zákon; azeotropy; základy výpočtů rovnovážné destilace analytickou a grafickou metodou; výpočty entalpií směsí; parciální kondenzace.
5) Rektifikace; dělení směsi kapalin na patrech rektifikační kolony; reflux; pracovní přímka rektifikace obohacovací a ochuzovací části kolony; uspořádání pater;"sypané" kolony; ropné produkty rektifikace;
6) Rektifikace s teplotou nástřiku jinou než bod varu; "q" přímka; vakuová destilace a rektifikace; vliv refluxu na teoretický počet pater; destilace vodní parou; diferenciální destilace, Rayleighova rovnice, grafické řešení integrálu.
7) Extrakce; základní terminologie a použitelnost procesu extrakce; teoretické základy vývoje fází extrakt/rafinát (fugacita, aktivitní koeficient...); používání ternárních grafů, konodální křivky; jednostupňová extrakce; limitní režimy jednostupňové extrakce; vicestupňová opakovaná extrakce; protiproudá kontinuální extrakce; extrakce pevných látek; základní uspořádání M - S procesů.
8) Absorpce; Henryho zákon; závislost Henryho konstanty na teplotě; kesonová nemoc; rovnovážná křivka a pracovní přímka absorpce; hmotnostní bilance absorpce; kinetika procesu absorpce; základní bezrozměrné vztahy používané při absorpci; analogie výpočtu absorpce s procesy výměny tepla; absorpční zařízení; problematika scrubberů; desorpce absorbentů - stripování; aplikace procesů absorpce, specifika chemisorpce; Hantovo kriterium.
9) Úprava vzduchu a vzduchové chlazení; základní parametry vlhkého vzduchu; Mollierův diagram vlhkého vzduchu; entalpický výpočet vzduchového chladiče.
10) Sušení; základní výpočtové vztahy přestupu vlhkosti; entalpický výpočet, rovnovážný stav Y = f (X); sušicí křivky; zařízení procesů sušení; sušárny lískové, bubnové, Nauta, mikrovlnné, vakuové, flash-dryers; liofilizace.
11) Adsorpce; principy fyzikální adsorpce a chemisorpce; průmyslové adsorbenty; rovnováha při adsorpci; adsorpční isotermy; průnikové křivky; uspořádání adsorpčního procesu; regenerace sorbentů; adsorpce za střídavého tlaku (PSA); adsorpční sušení plynů.
12) Procesy velmi nízkých teplot; Carnotovy cykly pro dosažení nízkých teplot; Linde technologie zkapalňování vzduchu; Claudeho systém; rektifikace kapalného vzduchu; produkce vzácných plynů.
13) Membránové procesy; úvod do separace membránami; membrány pro ultrafiltraci; problematika nano-filtrací; dialýza; pervaporace; Robesonův diagram; princip vodíkového článku, problematika kontaktorů.

Cíl

Osvojení principů chemicko-inženýrských dějů při transportu tepla a hmoty, seznámení s návrhy technologických zařízení používaných při realizaci těchto dějů v průmyslových procesech.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na Výpočtových cvičení, vypracování individuálních Zápočtových příkladů v předepsané kvalitě, úspěšná písemná část zkoušky je podmíněna získáním hodnocení minimálně 32body z 50možných.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPCP_CHCHT bakalářský

    obor BPCO_CHTOZP , 3. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinně volitelný

  • Program BKCP_CHCHT bakalářský

    obor BKCO_CHTOZP , 3. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinně volitelný

  • Program BPCP_CHCHT bakalářský

    obor BPCO_CHMN , 3. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinný
    obor BPCO_CHM , 3. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BKCP_CHCHT bakalářský

    obor BKCO_CHM , 3. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinný
    obor BKCO_SCH , 3. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BPCP_CHCHT bakalářský

    obor BPCO_SCH , 3. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BPCP_CHTP bakalářský

    obor BPCO_BT , 3. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BKCP_CHTP bakalářský

    obor BKCO_BT , 3. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BPCP_CHTP bakalářský

    obor BPCO_CHP , 3. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BKCP_CHTP bakalářský

    obor BKCO_PCH , 3. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program CKCP_CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor CKCO_CZV , 1. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinně volitelný